Practica 9(Sin)
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8/17/2019 Practica 9(Sin)
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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA
LAGUNA
NOMBRE:Miguel Ángel Jasso
Gutiérrez
No DE CONTROL:11130310
MATERIA:LABORATORIO DEINTEGRAL II
PRACTICA:#9 Determinación de la
constante de velocidad en la
hidrólisis del acetato de metilo
catalizada con HCl
GRUPO DE TRABAJO:#4
INSTRUCTOR:ING. FERNANDO
MIRANDA AGUILAR
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Practica 9: Determinación de la constante de velocidad en
la hidrólisis del acetato de metilo catalizada con HCl.
Objetivo
Obtener la constante de velocidad del acetato de metilo
Marco teórico.
El acetato de metilo es hidrolizado rápidamente para dar
metanol y ácido acético
++
++⇔++ H OH CH COOH CH H O H COOCH CH 33233
La reacción es catalizada por iones hidrógeno, esta no procede
con cualquier medida de velocidad, en agua pura. Dos
moléculas están involucradas en la reacción, el agua está en tal
cantidad de exceso que solamente parece que el acetato de
metilo cambia de concentración. Adicionalmente, el gran exceso
de agua previene cualquier regreso de la reacción.
En cinética química el términogrado de avance de una reacción
se refiere a la variación con el tiempo, dc/dt, de la
concentración de uno de los reactivos o productos.
La constante de la reacción k es un factor de
proporcionalidad que relaciona el grado de avance de la reacción
con la concentración de los reactivos.
Unareacción de primer orden es aquella cuyo grado de
avance es experimentalmente proporcional a la concentración
de la sustancia reaccionante:
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La cinética de una reacción de segundo orden está
descripta por la ecuación:
− =dc
dt k c
A
A. .....................( )2
5
Dondec A es la concentración del reactivo A, o
− =dcdt
k c c A
A B. . . .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..( )6
Dondec A ycB representan las concentraciones de los
reactivos A y B. El valor numérico de la constante de reacción k
para una reacción de segundo orden depende de las unidades
en las cuales se expresan las concentraciones. En una reacciónde segundo orden, si uno de los reactivos está presente en
exceso con respecto al otro, su concentración permanecerá
aproximadamente constante mientras que se observan
marcados cambios en el otro componente, y la reacción
aparentará ser de primer orden.
Desde un punto de vista cinético, la mayoría de las
reacciones químicas son complejas, con un mecanismo de
reacción consistente en varias etapas sucesivas, cada una de las
cuales será generalmente de primero o segundo orden. Otra
complicación típica aparece con las reacciones que alcanzan un
estado de equilibrio sin haberse completado; en estos casos, la
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reacción inversa se hará más importante a medida que se
alcanza el equilibrio.
Otra variable importante es la concentración de algún
catalizador.
La hidrólisis del acetato de metilo presenta algunos
aspectos cinéticos interesantes. La reacción, que es
extremadamente lenta en agua pura, es catalizada por el ión
hidrógeno:
CH3COOCH3 + H2O + H+ = CH3COOH + CH3OH + H
+
(7)
La reacción es reversible, por lo que el grado de avance
neto de hidrólisis en cualquier momento será la diferencia entre
el grado de avance de las reacciones directa e inversa, cada una
de las cuales sigue una ley simple dada por la Ec. 6. Así:
− = −
dc
dt k c c k c c
CH COOCH
H O CH COOCH CH COOH CH OH
3 3
2 3 3 31 3 2 8' . . . . ....................( )
Dondek’1 es la constante de velocidad para la reaccióndirecta yk2 para la reacción inversa.
Para soluciones diluidas, el agua está presente en tan gran
exceso que su concentración conlleva un cambio proporcional
despreciable mientras que la de acetato de metilo cambia
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considerablemente. Para este caso la Ec. 8 puede ser escrita
como:
− = −dc
dt k c k c c
CH COOCH
CH COOCH CH COOH CH OH
3 3
1 23 3 3 39. . . ....................( )
En los momentos iniciales de la hidrólisis, las
concentraciones de ácido acético y metanol permanecen
suficientemente pequeñas para que el término que las considera
sea despreciable, y la reacción se comporta como si fuera de
primer orden:
− =
dc
dt k c
CH COOCH
CH COOCH
3 3
3 31 10. ....................( )
El valor dek1 puede ser entonces determinado por uno de
los métodos convencionales para ecuaciones de primer orden.
La evaluación dek1 a diferentes temperaturas permite el
cálculo delcalor de activación de Arrhenius, Ha, para la
reacción directa:
d k
dT
Ha
RT
k T
k T
Ha
R
T T
T T
ln....................( )
log .
. . . ....................( )
1
2
1 2
1 1
2 1
2 1
11
2 30312
=
= −
∆
∆
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Al considerar la forma integrada, se está asumiendo que
Ha es una constante. El calor de activación se expresa
generalmente en calorías por mol y se interpreta como lacantidad de energía que las moléculas deben alcanzar para
poder reaccionar.
Material y sustancias
Termostato de temperatura variable, Matraces Erlenmeyer de 250 y 150 ml,
Acetato de metilo grado reactivo, solución de hidróxido de
sodio0.1 M
Ácido clorhídrico0.5 M
Desarrollo (procedimiento)
La concentración de acetato de metilo en cualquier tiempo
esta determinada por titulación de alícuotas (removidas de la
mezcla) con solución de hidróxido de sodio 0.1 M. El pipeteo
cuidadoso y la titulación son condiciones esenciales de el
experimento.
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Transfiera 100 ml de ácido clorhídrico en un matraz seco de
250 ml con tapón, en un baño termostático a 25º C. También
coloque un tubo con tapón conteniendo alrededor de 20 ml de
acetato de metilo en el mismo baño. Cuando la temperatura deequilibrio se haya establecido, pipeté exactamente 5 ml del
acetato de metilo y deposítelo sobre el ácido contenido en el
frasco de 250 ml y anote en este momento el tiempo 0 [iniciando
el cronómetro que no deberá detenerse hasta finalizar]. Agite
vigorosamente e inmediatamente extraiga una muestra de 5 ml
de la mezcla y colóquela en una mezcla agua-hielo de
aproximadamente 25 ml (para detener la reacción). Anote el
tiempo, lo más cercano a 15 segundos, en el cual la pipeta ha
descargado la mitad, dentro del agua del frasco de titulación.
Titule el ácido en la muestra tan pronto como sea posible con la
solución de hidróxido de sodio estandarizado, repita la
titulación de las siguientes muestras de 5 ml después de 10, 20,
30, 40, 60, 90, 120 y 180 min. Conserve al menos 25 ml de la
mezcla en el frasco cerrado a 25º C por 48 hrs para obtener la
titulación final de la reacción una vez que ésta se ha
completado.
Repita el experimento a diferentes temperaturas, digamos a:
30, 35 y 40º C. La reacción será más rápida, y por lo tanto, se
hace necesario tomar lecturas con una frecuencia mayor.
Cálculos:
Puesto que cada molécula de acetato de metilo es
hidrolizada, una molécula de ácido acético es producida, así
que se incrementa la acidez y ésta es una medida directa de la
cantidad de éster que ha reaccionado. La cantidad de ácido
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clorhídrico permanece sin cambio a través del experimento. Si
T0, Tt y T∞son las titulaciones (de ambos ácidos, clorhídrico y
acético) a los tiempos: 0,t y 48 horas respectivamente, entonces
la concentración del acetato de metilo en el tiempo t, porejemplo sí (a-x) es proporcional a (T∞- Tt) y la concentración
inicial (a) es proporcional a (T∞- T0). Sustituyendo estos valores
en la ecuación obtenemos:
303.2
)log()log( 0kt
T T T T t =−−− ∞∞
Forme la gráfica log (T∞- Tt) contra t (abscisa) y de una
regresión lineal, la línea recta a través de los puntos, determine
la constante de velocidad. De los valores de la constante de
velocidad a las diferentes temperaturas, calcule la energía de
activación de la reacción.
Montaje de equipo
Se titulan dichas soluciones
para conocer su concentración
real.
Se prepara una solución de
hidróxido de sodio 0.1M y otra
de ácido clorhídrico 0.5M.
Tomar una alícuota dela mezcla
y titular con hielo en
diferentes intervalos de
tiempo.
acer una mezcla de 100ml de
ácido clorhídrico y 5 ml de acetato
de metilo !iniciando el cronómetro
"ue no de#erá detenerse hasta
finalizar$.
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Ordenamiento de datos y Cálculos
Para la preparación se pesa el hidróxido de sodio que
necesitamos para lograr 0.5M. Lo aforamos a 500 ml con agua.
Valoramos la solución con ácido oxálico.
Si tenemos un volumen de 0.010 litros. Obtenemos el peso quenecesitamos de ácido oxálico.
Por estequiometria
obtenemos el número de moles de ácido oxálico.
En un matraz Erlenmeyer agregamos los 0.0630 g de ácido
oxálico con 10 ml de agua y valoramos el NaOH, obteniendo
una concentración de 0.0970M.
Y para la preparación del HCL, se pesa lo necesario para lograr
0.5M, luego se afora a 250ML con agua.
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Valoramos la solución con carbonato de sodio. Si tenemos un
volumen de 0.010 lt, sacamos el peso
que necesitamos de carbonato de
sodio.
Por estequiometria obtenemos el número de moles de carbonato
de sodio.
En un matraz Erlenmeyer agregamos los 0.260 g de ácido
oxálico con 10 ml de agua y valoramos el HCl, obteniendo una
concentración de 0.5135M.
=0.513M
Muestra Tiempo
(min)
ml
NaOH
x a0-x k(min-1)
1 1.666 24.4 0 24.4 0
2 10 25.7 1.3 23.1 0.0054
3 20 27.3 2.9 21.5 0.0063
4 30.333 28.1 3.7 20.7 0.005421
5 41 28.7 4.3 20.1 0.004728
6 60 29.8 5.4 19 0.004169
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7 90 32.2 7.8 16.6 0.00428
8 100
NOTA:Para calcular x en la tabla se restan a todos los datos de
la columna: ml NaOH el valor de ml de NaOH a tiempo 0.La constante de velocidad de cada muestra la obtuvimos con la
ecuación:
La constante de velocidad la podemos obtener por media
aritmética o por medio de la ecuación en la gráfica. A
continuación por media aritmética:
k= 0.0043283 min̂ -1
Y por medio de la ecuación de una gráfica de ln(a0-x) vs tiempo,
donde m=k:
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13/14ln(a0
-
x) vs tiempo
D
e esta
manera se
determina
elvalor de ktomándolo de
la ecuación
de la recta.
K= 0.0041
min̂-1
-
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14/14
y =-0.0041x + 3.1754
2.75
2.8
2.85
2.9
2.95
3
3.05
3.1
3.15
3.2
3.25
0 20 40 60 80 100
ln(a0
-x)
Tiempo
Conclusiones:
En esta práctica se pudo observar que la
concentración del acetato de etilo disminuye
según respecto al tiempo va reaccionando, ya que poco
a poco se van formando ácido acético por la hidrólisis hasta un
cierto momento donde como se ve en los datos se incrementa
poco.
Los factores que afectan la velocidad de reacción sonprincipalmente la naturaleza y concentración de las
sustancias reacción antes (reactivos), la temperatura
y los catalizadores.
La reacción característica de la práctica se favorece al agregar
un catalizador (el ácido) el cual no reacciona solo acelera el
proceso de reacción.
Nota: tuve que quitar las imágenes por que la pagina no me
dejaba subir la practica
